PERFIL DE INVESTIGACIÓN DE TESIS
I.
TITULO “DISEÑO
E
IMPLEMENTACIÓN
DE
UN
DISPOSITIVO
DE
SEGURIDAD
BIOMÉTRICO EN EL SISTEMA DIS ESTATICO PARA VEHÍCULOS TOYOTA”
II.
RESPONSABLES
2.1. EJECUTOR -
Jaime Christian Lupaca Guevara
-
Braulio Duran Gordillo
2.2. ASESOR DE TESIS -
III.
Ing. Hugo Onque Llanque
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En el Mundo se conoce que el uso de los Sistemas de bloqueo electrónico se maneja en algunas empresas e instituciones como medios de seguridad para su protección ya que permiten controlar el ingreso y salida del personal autorizado de una manera eficaz. Las empresas públicas, empresas privadas, de los países de Sud América utilizan los sistemas de bloqueo electrónico para realizar diversas tareas, ya sea a través de la comparación de huellas, en los centros de cedulación, para el control de acceso a cuentas bancarias, ya que este tipo de sistemas garantizan la seguridad de sus bienes, logrando así que los resultados sean beneficiosos. Mientras la venta de vehículos nuevos bate récords, los robos de carros también han aumentado hasta en 5%, según la Policía. La capital lima registra la mayor cantidad de estos atracos no obstante que en la región de puno va en incremento el robo de vehículos. [1] Los sistemas de bloqueo electrónico en la región de puno se pueden aplicar en el área del parque automotor, para tener un mejor incremento en la seguridad ya que este sistema permite tener una interfaz hacia otros circuitos. 1
3.1. Problema General.
¿Qué incidencia tiene el uso de un dispositivo dispositi vo de seguridad para disminuir el índice de robos en vehículos Toyota con encendido DIS estático?
3.2. Problemas Específicos.
¿Qué tipos de requerimientos físicos, tecnológicos son necesarios para el uso de los sistemas de seguridad en vehículos Toyota?
¿Qué seguridad brindará los sistemas de bloqueo electrónico en los vehículos Toyota?
¿Qué tipos de sistemas de seguridad son capaces de soportar cambios y adaptarse a nuevas tecnologías?
¿Es factible la implementación implementaci ón del sistema de bloqueo dentro del vehículo para brindar mayor seguridad?
¿Qué beneficios se obtendría obtendría con la implementación de un sistema de bloqueo para la automatización DIS estático del vehículo Toyota?
IV.
OBJETIVOS
4.1. Objetivo general.
implementar un dispositivo biométrico Adel en el sistema DIS estático para vehículos Toyota yaris.
4.2.
Objetivos específicos. Diseñar y montar el dispositivo biométrico Adel en un entrenador DIS estático Toyota yaris.
Analizar los sistemas de seguridad en vehículos Toyota yaris.
Costear la implementación de un dispositivo biométrico Adel en el entrenador DIS estático Toyota yaris.
2
V.
HIPÓTESIS
5.1. Hipótesis General
La implementación de un sistema de seguridad en el encendido de un vehículo, permitirá proporcionar un sistema seguro contra robos.
5.2. Hipótesis Específicas
el diseño y montaje del dispositivo biométrico en el entrenador DIS estático Toyota, permitirá el acceso de la persona autorizada para el encendido del entrenador.
El análisis de los sistemas de seguridad del vehículo Toyota permitirá la ubicación estratégica del dispositivo biométrico.
El costo del diseño e implementación implementac ión del sistema de seguridad y el entrenador de de encendido DIS estático no sobrepasara los dieciocho mil nuevo soles.
VI.
ANTECEDENTES El propósito es divulgar en el mercado vehicular nacional, las innovaciones tecnológicas desarrolladas por la industria mundial en camiones, motores, vehículos a gas, sistemas de seguridad, cajas controladas electrónicamente, sistemas de inyección, sistemas de encendido y las nuevas tecnologías. Esta tecnología se encuentra presente en nuestro país desde hace más una década, tecnología que si bien ha sido desarrollada en países del primer mundo, ha tenido que ser adoptada, investigada y evaluada para poder brindar servicios de vanguardia y acordes a la nuevas exigencias que estos vehículos requieren para un mantenimiento eficiente, que ya no requiere conocimientos limitados al campo mecánico simplemente, sino también conocimientos en otras áreas, como la electrónica o la autotrónica propiamente dicha. Previa la investigación Referente al tema de investigación, en las diferentes bibliotecas de Universidades como la Universidad Nacional del Altiplano, 3
Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez e instituciones de la Región Puno. No encontrándose ninguna referencia, acerca del tema de investigación. Los antecedentes mostrados a continuación:
Implementación Implementaci ón de un sistema de encendido tipo dis Proyecto final previo a la obtención del título de ingeniero automotriz de la universidad salesiana sede cueca. [2]
Implementación Implementaci ón de un sistema de autenticación biométrica biométric a basado en huellas digitales. Tesis de Graduación. Espoch, Riobamba. [3]
VII.
JUSTIFICACION El proyecto se justifica justif ica en la necesidad
de una investigación investigac ión científica
complementaria a la especialidad de autotrónica, siendo esta parte de un proceso del avance tecnológico en la industria del automóvil. La industria automotriz a nivel nacional específicamente en la región Puno, se encuentra relativamente atrasada con respecto a las nuevas tecnologías existentes, sobre todo si es comparada con países desarrollados. En la era actual es de gran importancia contar con un sistema de seguridad para salvaguardar a los vehículos, ya que permitirá a los propietarios o empresas del parque automotor tener un mejor control de sus vehículos. Esta investigación nace de la necesidad de incrementar el nivel de seguridad para los propietarios de vehículos, buscando así integrar un bloqueo electrónico donde solo permita tener acceso a los usuarios registrados. La utilización del sistema de seguridad servirá para proveer un control al acceso del encendido del vehículo porque a través de esta aplicación tecnológica se busca incrementar el nivel de seguridad para los automóviles. La investigación es viable, pues se dispone de los recursos necesarios para llevarlo a cabo, puesto que el proyecto de investigación servirá como banco de aprendizaje, ya que al tener los componentes electrónicos en funcionamiento se
4
puede deducir los principios de operación, además constatar los criterios y teorías infundados en la etapa de aprendizaje de los estudiantes. Otro interés para esta investigación, investigació n, es que los resultados permitirán interactuar con nuevos sistemas tecnológicos dentro del área de autotrónica no solo para un vehículo en particular sino para las empresas, cooperativas, concesionarios de autos en general que desarrollan sus actividades dentro de la región y del país. Este proyecto de investigación del sistema de seguridad para los vehículos no solo solucionara el problema que tienen los propietarios de los vehículos, sino que también aportará con un amplio conocimiento para quienes investiguen sobre este tema ya que dispondrá de un proyecto muy útil para los estudiantes.
VIII.
MARCO TEORICO
8.1. SISTEMAS DE ENCENDIDO El sistema de encendido o sistema de ignición es muy importante para el buen funcionamiento del motor ya que afecta de manera directa su consumo de combustible, y por lo tanto su rendimiento. El sistema de encendido se encarga primordialmente de aportar la energía que necesita el motor de combustión para mantener los ciclos que describe por sí mismo. 8.1.1. Sistemas de encendido de un vehículo Existen 2 tipos diferentes de sistemas de ignición los cuales son muy importantes y éstos son: •
Encendido convencional (platinos y condensador).
•
Encendido electrónico.
8.1.1.1. Sistema de encendido con platinos y condensador Los antiguos sistemas de encendido utilizaban unos contactos que abrían y cerraban un circuito. A estos elementos se les conocían como platinos y tenían un condensador para permitir el corte instantáneo de corriente. 5
En la figura 8.1 se indica las partes de un sistema con platinos.
Figura 8.1 Partes de un sistema de encendido con platinos y condensador Fuente: Vargas, M, (s.f). Sistemas de encendido, Automovilista eficiente, México
8.1.1.2. Sistema de encendido electrónico Los sistemas de encendido electrónico no tienen platinos y condensador pero cuentan con elementos que hacen la misma función que ellos. Los sistemas de encendido electrónico tienen las siguientes características: 1.-No requieren una calibración continua. 2.-No hay desgaste debido a que no hay contacto físico entre sus componentes. 3.-Al aumentar las revoluciones del motor no pierde eficiencia el sistema. 4.-Tienen una gran duración (del orden de años). 5.-Son altamente confiable. 6.-No requieren mantenimiento periódico. En algunos casos pueden ser el reluctor y la pastilla magnética, el sensor óptico o el de efecto Hall los que producen este funcionamiento como se muestra en la figura 8.2. Estos sistemas permiten producir mayores voltajes para generar la chispa en las bujías, éste puede ser de hasta 40,000 volts, además de que permiten tener mejor respuesta a altas revoluciones. Son mucho más confiables que los sistemas de encendido con platinos y condensador, ya que no requieren calibración ni mantenimiento periódico. [4] 6
Figura 8.2 Partes 8.2 Partes de un sistema de encendido electrónico Fuente: Vargas, M, (s.f). Sistemas de encendido, Automovilista eficiente, México
Encendido convencional mediante bobina La estructura básica de un sistema de encendido electrónico se, muestra en la figura8.5 donde se ve que la corriente que atraviesa el primario de la bobina es controlada por un transistor (T), que a su vez está controlado por un circuito electrónico, cuyos impulsos de mando determinan la conducción o bloqueo del transistor. Un generador de impulsos (G) es capaz de crear señales eléctricas en función de la velocidad de giro del distribuidor que son enviadas al formador de impulsos, donde debidamente conformadas sirven para la señal de mando del transistor de conmutación. El funcionamiento de este circuito coloca la base de transistor de conmutación a masa por medio del circuito electrónico que lo acompaña, entonces el transistor conduce, pasando la corriente del primario de la bobina por la unión emisor colector del mismo transistor. En el instante en el que uno de los cilindros del motor tenga que recibir la chispa de alta tensión, el generador G crea un impulso de tensión que es enviado al circuito electrónico, el cual lo aplica a la base del transistor, cortando la corriente del primario de la bobina y se genera así en el 7
secundario de la bobina la alta tensión que hace saltar la chispa en la bujía. Pasado este instante, la base del transistor es puesta nuevamente a masa por lo que se repite el ciclo.
Figura 8.3 Estructura básica de un encendido electrónico Fuente: http://www.mecanicavirtua http://www.mecanicavirtual.org/encendido-electronicol.org/encendido-electronico-sin-contactos.ht sin-contactos.htm m
Unidad de control de encendido La unidad de control o centralita electrónica de encendido recibe los impulsos eléctricos que le envía el generador de impulsos desde el distribuidor, esta centralita está dividida en tres etapas fundamentales como son: Modulador de impulsos Mando de ángulo de cierre Estabilizador El modulador de impulsos transforma la señal de tensión alterna que le llega del generador de inducción, en una señal de onda cuadrada de longitud e intensidad adecuadas para el gobierno de la corriente primaria y el instante de corte de la
8
misma. Estas magnitudes (longitud e intensidad de impulsos), son independientes de la velocidad de rotación del motor como se muestra en la figura 8.4. El estabilizador tiene la misión de mantener la tensión de alimentación lo más constante posible. El mando del ángulo de cierre varia la duración de los impulsos de la señal conformada de onda cuadrada en función de la velocidad de rotación del motor.
Figura8.4 Unida de control de encendido Fuente: http://www.mecanicavirtual.org/ http://www.mecanicavirtual.org/encendido-electronico-sin-co encendido-electronico-sin-contactos.htm ntactos.htm
En el futuro, el encendido electrónico también podría ser realizado poniendo un dedo en un campo de prueba, donde las características de la huella dactilar son comprobadas. El encendido electrónico puede ser manejado por su propio dispositivo de control o por el ordenador de bordo. [5] 8.2.
.Sistemas biométricos
Con la evolución de las tecnologías asociadas a la información, nuestra sociedad está cada día más conectada electrónicamente. Dentro de la amplia gama de posibles actividades que pueden automatizarse, aquella relacionada con la capacidad para establecer la identidad de los individuos ha cobrado importancia y como consecuencia directa, la
biometría
se ha transformado en un área
emergente. 9
8.2.1. Biometría “La biometría es el estudio de métodos automáticos para el reconocimiento único
de humanos basados en uno o más rasgos conductuales o físicos intrínsecos. El término se deriva de las palabras griegas
“bios” de
vida y “metron” de medida.
La “biometría informática” es la aplicación de técnicas matemáticas y estadísticas
sobre los rasgos físicos o de conducta de u n individuo, para “verificar” identidades o para “identificar”. [6] Todos los seres humanos tenemos características morfológicas únicas que nos diferencian, los métodos de identificación y autenticación de los seres humanos se lo realiza a través de características fisiológicas como la huella digital, iris y retina, reconocimiento facial, geometría de la mano y la de características de comportamiento como la firma, voz, dinámica del teclado o se puede realizar una combinación de tecnologías. [7] 8.2.1.1. Arquitectura y Medidas de Desempeño de un Sistema Biométrico Los dispositivos biométricos poseen tres componentes básicos: En la figura 8.7 se indica que el primero se encarga de la adquisición análoga o digital de algún indicador biométrico de un individuo, como por ejemplo, la adquisición de la imagen de una huella dactilar mediante un escáner. El segundo maneja la compresión, procesamiento, almacenamiento y comparación de los datos adquiridos con los datos almacenados y el tercer componente establece una interfaz con aplicaciones ubicadas en el mismo u otro sistema.
Fig8.7 Arquitectura Fig8.7 Arquitectura de un Sistema Biométrico Fuente: http://redyseguridad.fi-p.unam http://redyseguridad.fi-p.unam.mx/proyectos .mx/proyectos/biometria/basesteo /biometria/basesteoricas/arquitectur ricas/arquitectura.html a.html
10
IX. 9.1.
MARCO CONCEPTUAL DIS ESTATICO El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System) también llamado sistema de encendido sin distribuidor (Distributorless Ignition System), se diferencia del sistema de encendido tradicional en suprimir el distribuidor, con esto se consigue eliminar los elementos mecánicos, siempre propensos a sufrir desgastes y averías. Para analizar el funcionamiento de esta bobina, lo primero que se debe tener claro es que la forma que se utiliza para generar la chispa es exactamente igual al explicado en las bobinas con 3 cables con lo cual lo único que las diferencia es que la de 4 pines envía una señal al PCM cada vez que se genera una inducción en el primario. [8]
Fig8.8 esquema Fig8.8 esquema eléctrico DIS estático Fuente: www.equipoautomotrizjavaz.com
9.2.
ECU Pues bien, la ECU (engine control unit) es una unidad de control electrónico que administra varios aspectos de la operación de combustión interna del motor. Las unidades de control de motor más simples sólo controlan la cantidad de combustible que es inyectado en cada cilindro en cada ciclo de motor. Las más avanzadas controlan el punto de ignición, el tiempo de apertura/cierre de las válvulas, el nivel de impulso mantenido por el turbocompresor, y control de otros periféricos. [9]
11
Las ECUs programables son requeridas en situaciones en las que las modificaciones después de la venta son importantes para el comportamiento final del motor. Entre estas situaciones se incluyen la instalación o cambio del turbocompresor, intercooler, tubo de escape, o cambio a otro tipo de combustible. Como consecuencia de estos cambios, la antigua ECU puede que no provea de un control apropiado con la nueva configuración. En estas situaciones, una ECU programable es la solución. Éstas pueden ser programadas/mapeadas conectadas a un computadora portátil mediante un cable USB, mientras el motor está en marcha.
Fig8.9 unidad Fig8.9 unidad de control electrónico Fuente: Senati encendido electrónico
9.3.
SISTEMAS BIOMETRICOS Con la evolución de las tecnologías asociadas a la información, nuestra sociedad está cada día más conectada electrónicamente. Dentro de la amplia gama de posibles actividades que pueden automatizarse, aquella relacionada con la capacidad para establecer la identidad de los individuos ha cobrado importancia y como consecuencia directa, la
biometría
se ha transformado en un área
emergente. La “biometría informática” es la aplicación de técnicas matemáticas y estadísticas sobre los rasgos físicos o de conducta de un individuo, para “verificar”
identidades o para “identificar”. [6]
12
X.
IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES
ab l e s 10.1. V a r i ab
: Sistema independientes
de seguridad mediante el bloqueo electrónico
en el encendido de un vehículo 10.2. Variables
XI.
dependientes : Sistema
de seguridad contra robos.
MÉTODO DE LA INVESTIGACIÓN
11.1. Método de investigación investigación El presente proyecto de investigación se enfoca en el paradigma cualicuantitativo, porque fue necesario conocer el problema analizarlo y contextualizarlo, la información proporcionada sirvió de referencia para interpretarla con el sustento científico y profesional, permitió solucionar el problema, además se requirió información de la población involucrada en este tema. Según el propósito de la investigación este proyecto se pretende implementar en la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez sede Puno para lo cual sería de tipo experimental. 11.2. Tipo de investigación Durante este proceso de investigación investigació n se ha de
utilizar los conocimientos
obtenidos en esta investigación, y con ello traer beneficios a la sociedad. Por ende el tipo de investigación será aplicada. 11.3. Población y muestra 11.3.1. Población La población son las Cooperativas y/o empresas de Transporte, personas propietarias de vehículos de la ciudad de puno. 11.3.2. Muestra La muestra se tomó en base a la empresa de transportes san pedro de la ruta Puno - Juliaca la misma que está conformada por 60 socios.
13
11.4. Técnicas e instrumentos 11.4.1. Técnica Un aspecto muy importante important e en elproceso de una relación conla
obtención
investigación es el que tiene
de la información, informaci ón, pues
de ello depende la
confiabilidad y valides deestudio. Esta etapa de recolección de información e investigación se desarrolló realizando una encuesta, puesto que es una de las técnicas de recolección recolecci ón de información inform ación más usadas, apesar de que cada vez pierde mayor credibilidad credibilida d por el sesgo de las personas encuestadas. encuestadas . La encuesta se fundamenta en un cuestionario cuestionar io o conjunto de preguntas que se preparan con elpropósito de obtener información de las personas respecto a la seguridad de un vehículo. 11.4.2. Instrumento El proceso de esta etapa se desarrolló mediante un cuestionario de siete preguntas, dada la importancia que tiene el cuestionario en este proceso de investigación, investig ación, pues es uno uno de los recursos más utilizados (a veces el único) para obtener la información de la investigación.
XII.
ÁMBITO DE ESTUDIO El presente investigación se desarrolla íntegramente en los laboratorios de la carrera profesional de INGENIERÍA MECATRÓNICA de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez, y paralelamente en el CENTRO DE INSPECCIÓN TÉCNICA VEHICULAR DEL SUR S.R.L.
XIII.
RECURSOS HUMANOS Será desarrollado en su totalidad por los responsables de la investigación
14
XIV.
RECURSOS ECONÓMICOS
14.1. Costos de Recursos Humanos Todos los rubros serán cubiertos por el investigador.
14.2. Costos de recursos materiales
MATERIALES Descripción
Cantidad
Valor
Total
/Unitario
(soles)
Motor de C.I. con encendido DIS
1
10000
10000.00
Modulo biométrico
1
3000
3000.00
microcontrolador
1
50
50.00
LCD LM 16*2
1
20
20.00
Zócalos (40,4) pines
10
1,00
10.00
Resistencias
24
0,20
5.00
Cristal oscilador 20 MHz
1
5
5.00
Diodo 1N4148
14
0,50
7.00
Sensor infrarrojo
1
30
30.00
Transistor 2N3904
9
1
9.00
Capacitor de1000 μf a 16V
1
1
1.00
Puente de diodos
1
4
4.00
Conector DB9
1
15
15.00
Cable # 22 en metros
5
1
5.00
Cable #20 en metros
6
1
6.00
Bus de datos/metros
2
5
10.00
Motor de seguros eléctricos
2
30
60.00
Sockets de 6 patas
4
2
8.00
Terminales de cobre
24
0,5
7.00
Relés electromagnéticos
3
10
30.00
Sockets de relés
3
2
6.00
Taladro
1
50
50.00
Amarras/ unidades
20
0,50
10.00
Cable UTP/metros
2
2
4.00
TOTAL
13352.00
15
INSUMOS Valor
Total
/Unitario
(soles)
150
1.00
120.00
unidad
500
0,10
50.00
millar
3
14
42.00
Tinta de impresora (recarga)
unidad
4
20
80.00
Impresión de borrador
unidad
500
0.20
10.00
Impresión de originales
unidad
1000
0.20
20.00
Baquelita
global
1
20
20.00
Estaño
global
1
10
10.00
Cloruro Férrico
global
1
20
20.00
Cautín
global
1
30
30.00
Caja para el circuito
global
2
60
120.00
Pasta
global
1
10
10.00
Quemador de PIC
global
1
120
120.00
Fuente DC
global
1
50
50.00
Transporte
global
1
200
200.00
Descripción
UNIDAD
Cantidad
Equipo de cómputo( alquiler)
horas
fotocopia Papel bon
TOTAL
s/ 902.00
Presupuesto Total del Proyecto
PRESUPUESTO TOTAL DEL PROYECTO Rubro
Aporte propio
Total
9652.00
13352.00
Insumos
902.00
902.00
Imprevistos
500.00
1000.00
Materiales
TOTAL
S/ 15254.00 16
XV.
FINANCIAMIENTO El presente trabajo será autofinanciado por los responsables de la ejecución de la investigación. investigación.
XVI.
ASPECTO ADMINISTRATIVO ADMINISTRATIVO El tiempo estimado para el desarrollo del presente trabajo de tesis es de seis meses a partir del inicio de la aprobación del presente trabajo de tesis por el Honorable Concejo Directivo de la Facultad de Ingeniería y ciencias puras.
17
XVII.
CRONOGRAMA
ACTIVIDADES Revisión de bibliografía Recopilación de Información Adquisición de equipo Pruebas Desarrollo del proyecto Análisis, prueba de componentes y redacción Pruebas finales Presentación y Sustentación
2014 Julio X
Agosto
Septiembre Septi embre
Octubre
Noviembre
X X
X
X X X
X X
18
BIBLIOGRAFIA [1] PERU 21 temas de actualidad extraído el 10 de noviembre del 2013 desde:
http://peru21.pe/actualidad/cuidado-aumenta-robo-vehiculos. [2] tesis de grado implementación de un sistema Dis universidad salesiana sede
cueca [3] Implementación Implementaci ón de un sistema
de autenticación biométrica basado en huellas digitales. Tesis de Graduación. Espoch, Riobamba. [4] Vargas, M, (s.f). Sistemas de encendido, Automovilista eficiente, México. [5] Mecánica virtual, (s.f), Extraído 26 Abril 2011 desde:
http://www.mecanicavirtual.org/encendido-electronico
BIBLIOGRAFIA [1] PERU 21 temas de actualidad extraído el 10 de noviembre del 2013 desde:
http://peru21.pe/actualidad/cuidado-aumenta-robo-vehiculos. [2] tesis de grado implementación de un sistema Dis universidad salesiana sede
cueca [3] Implementación Implementaci ón de un sistema
de autenticación biométrica basado en huellas digitales. Tesis de Graduación. Espoch, Riobamba. [4] Vargas, M, (s.f). Sistemas de encendido, Automovilista eficiente, México. [5] Mecánica virtual, (s.f), Extraído 26 Abril 2011 desde:
http://www.mecanicavirtual.org/encendido-electronico [6] Wikipedia. Extraído el 12 de noviembre del 2013 desde:
http://es.wikipedia.org/wiki/Biometr%C3%ADa [7] Unam, (s.f), extraído 10 de Octubre 2010 desde:
http://redyseguridad.fip.unam.mx/proyectos/biometria/basesteoricas/arquitectura. [8] Equipo automotriz javaz javaz www.equipoautomotrizjavaz.com [9] Senati Mecatrónica automotriz encendido electrónico técnicos industriales. industrial es.
19
